无论在哪个行业或市场中，测试和验证电子连接器和其他组件都具有显而易见的关键意义。随着汽车行业逐个击破内燃机的各种弱点和故障模式，汽车可靠性一直在稳步提高。然而，随着电气化、自动驾驶等行业推出新架构和创新成果，新的组件和故障模式的转变已然改变了行业格局。单纯沿袭旧有测试方法可能已经不够了。改进验证方法是必经之路。
可靠性和验证的重要意义
在全球汽车工业中，可靠性和测试的通用标准有助于树立对组件和设计可靠性的共同语言与理解。围绕电子解决方案，工程师采用 ISO、SAE、USCAR 和 IEC 指南中涵盖的标准，验证特定产品在一系列使用环境中的性能表现。汽车工程师可以参照这些标准，确定产品的电气、机械和热性能。
在大多数情况下，产品的设计必须在测试期间无失效达成预期表现。这些验证测试采用加速模型，把预期周期压缩得更短，以便此过程在合理的时间范围内完成。这一过程被称为“成功运行”或演示测试。测试的本质是“通过/未通过”之分——要么产品零失效通过测试，要么未通过。遗憾的是，它无法说明失效模式，也无法提供一个可量化的可靠性数值。
产品生命周期与“浴盆曲线”
确定组件的真正可靠性远比判定测试通过/未通过要复杂得多。对可靠性的管理需要贯穿于整个产品生命周期。典型的产品生命周期表现出相对较高的初始失效率。这些失效被称为早期失效或早夭失效，通常归咎于装配不良、部件缺陷或运途损坏。通过采取质量控制措施或执行生产线末端测试，可以检测出这些早期失效，避免放行后出现此类缺陷。
初始阶段较高的失效率造就了产品预期寿命内更低且恒定的失效率。在此期间，随机失效以相对恒定的速率发生，这些失效通常由外部因素引起，如事故、过度压力，甚至闪电等自然事件。一般而言，减少或消除产品随机失效的最佳方式是在系统中设置冗余。
最后，当产品使用寿命即将终结时，主要模式是“磨耗”，失效率增大。磨耗失效包括但不限于疲劳、腐蚀和磨损。通常，更换组件可以解决这种磨耗或不可避免的寿命终止失效。描述失效率的细长“U”形曲线被称为“浴盆曲线”。
定义可靠性
可靠性是指产品在规定的时段内，在规定的环境中，无失效地执行其预期功能的几率。可靠性取决于时间和失效率，后者在前文的产品生命周期和浴盆曲线内容中讨论过。计算可靠性的其他参数包括失效率 (FIT)，即每十亿小时内出现的失效次数；百万分率 (PPM)；BX 寿命，即百分之 (X) 的产品将失效的时间点。可靠性将始终介于 0 至 1 范围内。
指数分布函数是计算可靠性最常用的方法。然而，这只适用于浴缸曲线随机失效区域内的恒定失效率。双参数威布尔分布使用威布尔斜率，修饰生命周期初始阶段和磨耗阶段对应的函数。这可以提供有用且有洞察力的数据，推动设计和材料变更的决策。
在可靠性之外，另一个需要理解的重要且可量化的度量指标是可靠性值的置信度。置信度是对宣称失效率准确无误的最低确定性。这对于衡量测试的有效性至关重要。置信度是可靠性目标、测试样本数量和失效次数的一个因子。采用成功公式的参数二项式形式，就是允许权衡测试样本量和测试持续时长，以创建更高的置信水平。
利用现有验证方法的可靠性
“成功运行”测试的挑战在于，它无法提供有关失效物理分析的信息，也无法提供定量的可靠性度量指标。利用卡方分布函数可以得出近似值，但是，这对于具有低 FIT 或汽车安全完整性等级 (ASIL) 评级高要求的安全系统而言是不够的。硬数据的缺乏使得在开发过程中难以做出基于可靠性的决策。
要真正定义可靠性，就需要理解应力寿命曲线（有时称为 Wohler 曲线）和占空比。建立起应力寿命曲线后，就可以明确场应力与设计或系统强度的关系。利用损伤累积理论（迈因纳定律），可得出真实可靠性和安全裕度的图像。此外，应力寿命曲线为开发精确的加速寿命试验 (ALT) 提供了信息，以加快开发速度。
数据驱动的决策
为什么在设计阶段掌握准确且量化的产品可靠性数据如此重要？ 工程师可以为其产品制定数据驱动的决策，以优化产品的可靠性、效率、成本效益和可制造性。全面了解产品可靠性有着巨大的益处：
定量性能数据提高了产品的置信度
了解设计强度和安全裕度
指导选择最佳材料和制造方法
通过掌握失效物理分析结果和建立加速测试，缩短上市时间
现代的汽车承载着日益复杂的电子线路和设备网络。小型化、电气化、共享出行、“百万英里”寿命等趋势要求我们加深了解产品的可靠性。可靠性的提升与预测工程实力携手并进，既加快了产品开发周期，又改善了最终产品。
现在正是确保在测试和验证中施用这些综合流程、工具和实践的不二时机。Molex 莫仕可靠性实验室的工程师们实施并微调这些方法，力求更清晰地了解 MX-DaSH 连接器系统等新型小型化电气解决方案的可靠性。这为 Molex 莫仕工程师制定设计决策提供了信息，以提高新产品的耐用性、可制造性和多功能性。访问 Molex 莫仕小型化页面，详细了解运输行业最新的小型化创新成果。